燃气轮机用弹支多孔油膜阻尼器调频减振的研究

为了调整某轻型单轴式燃气轮机转子支承系统临界转速和控制振动,理论计算和实验分析了该燃气轮机转子支承系统动力特性.结合该燃气轮机的具体结构,设计了弹性支承和多孔质挤压油膜阻尼器(PSFD),调整其临界转速和控制振动.将弹性支承和PSFD安装在该燃气轮机上进行开车实验的结果表明,理论计算与实验结果吻合得很好,临界转速调整到了预期值,阻尼器的减振效果突出.弹性支承和PSFD在实际燃气轮机上获得了成功应用.     

特殊油膜结构对离心机过挠性临界转速的影响

为了确定阻尼器油膜边界条件对离心机升速过程中的振动特性的影响,借鉴Muszynska油膜模型,对离心机阻尼器油膜边界进行了改造。通过有限体积数值计算对新结构可能对阻尼器油膜流场带来的影响进行了分析。设计制作出了一种新型油膜阻尼器并应用于超临界离心机实验,验证了其在离心机转子支承系统过挠性临界过程中对降低系统的振动和不稳定性的明显作用。过挠性临界过程中,阻尼器的振动振幅由15μm有效减小到了1μm。结果显示出特殊油膜结构在离心机阻尼器的设计中的有效性和重要研究价值。     

滑动轴承转子系统挤压油膜阻尼器最佳参数的设计与实现

尽管挤压油膜阻尼器具有明显改善转子系统振动特性的作用，合理确定挤压油膜阻尼器的设计参数却非易事，尤其是在复杂的轴承－转子系统情况下．文中介绍了一种行之有效的挤压油膜阻尼器最优设计方法——虚设振幅逆解法．利用该方法可以首先估算系统所需的最佳支承质量、支承刚度和支承阻尼，进而可以确定满足以上参数要求的挤压油膜阻尼器的结构参数．文中针对滑动轴承支承的单质量弹性转子系统，分别对普通挤压油膜阻尼器和静压挤压油膜阻尼器的２种情况进行了计算和分析     

被动式电磁阻尼器的实验研究

提出了一种无须控制、采用直流电工作的被动式电磁阻尼器。通过实验研究了该阻尼器通以不同电流时对转子系统瞬态和稳态振动的抑振效果。结果表明,被动式电磁阻尼器设计思路可行,抑振效果明显,性能可靠,有推广应用前景。     

金属橡胶挤压油膜阻尼器刚度分析

利用金属橡胶材料的弹性特性和良好的渗流性能,设计了一种端部和径向都安装金属橡胶环的新型挤压油膜阻尼器,以达到降低发动机转子高速旋转产生的振动,克服转子支撑中传统挤压油膜阻尼器油膜刚度高度非线性带来的不利影响的目的,通过对比分析传统挤压油膜阻尼器和新型金属橡胶挤压油膜阻尼器等效支撑刚度和等效阻尼特性,表明新型金属橡胶挤压油膜阻尼器具有更好的刚度特性,增强了转子系统承载不平衡量的能力,具有良好的阻尼减振效果.图5,参8.     

磁流变阻尼器多目标靶向抑制四跨转子轴系过临界转速振动实验研究

针对四跨转子轴系过临界转速易发生振动过大且各跨转子之间耦合振动复杂的问题,研究了基于磁流变阻尼器的多目标靶向在线振动控制方法。搭建四跨转子轴系实验台,设计新型磁流变阻尼器并应用于自主开发的多目标靶向在线控制系统。模拟试车过程,研究了通入磁流变阻尼器内不同大小电流时,四跨转子轴系各跨转子振动的变化情况;由于四跨转子轴系过临界转速时耦合振动剧烈,因此提出基于转速的多目标靶向在线控制方法,采用在轴系中各跨转子临界转速附近开启、非临界转速关闭阻尼器的靶向分段控制策略,来实现在线抑制转子轴系过各阶临界转速时的振动。结果表明：磁流变阻尼器能抑制各跨转子过临界转速时的振动,且电流较大时抑振效果较好;应用带有多目标靶向在线控制系统的磁流变阻尼器能使四跨转子轴系在全转速范围振动较小,运行平稳。     

挤压式磁流变弹性体阻尼器力学性能测试与分析

磁流变弹性体是一种由铁磁颗粒和凝胶混合而成的可控智能材料。这种弹性材料的最大的优点是颗粒不会随时间而沉降,也不需要密封装置。研制了几种还原铁粉制备的磁流变弹性体,并设计了一种挤压式磁流变弹性体阻尼器,测试在外加磁场条件下弹性体的弹性模量;由弹性模量与磁场强度的关系来分析磁流变弹性体的力学性能随磁场变换的规律,并结合磁流变弹性体阻尼器在转子振动控制上的应用来说明弹性模量的变化对临界转速的影响。     

带挤压油膜阻尼器悬臂转子系统的突加不平衡响应分析

以典型涡扇发动机带挤压油膜阻尼器(SFD)的低压悬臂转子结构为基础,通过合理简化模型,对转子系统中的轴承、挤压油膜阻尼器和突加不平衡量进行了相关分析和说明;并用实验得到前两阶临界转速结果验证模型的合理性;然后仿真模拟得到突加不平衡对旋转中的风扇盘在不同工况下的不平衡响应,其中包括在恒定转速下突加不平衡和转子在增速过程通过双稳态区域时施加不平衡时转子响应的特点。通过改变突加不平衡量的大小、相位和油膜间隙等影响因素来分析响应曲线的变化并得出结论。研究结果表明:在恒定转速下,系统参数的改变对突加不平衡有较大的影响;对于加速通过双稳态响应区,突加不平衡发生在不同转速区,不平衡响应走的路径也不同。     

磁流变液在离心机过临界技术中的应用

磁流变液是一种新型智能材料,其独特的流变性使其在很多领域中备受关注.离心机过临界技术是离心机研制中的关键技术.为了探索离心机过临界的新方法,该文将磁流变液引入离心机下阻尼器的设计中,从理论和实验2方面对使用磁流变液下阻尼器的离心机转子在通过临界转速时的振动特性进行研究.结果显示: 通过调节磁流变液阻尼器的外加磁场,可以使离心机转子无共振通过系统二阶临界转速;磁流变液阻尼器比传统的离心机阻尼器具有更为显著的减振效果.     

基于磁流变阻尼器的磁悬浮转子系统的振动特性研究

磁悬浮转子系统刚度、阻尼可调范围小,振动抑制能力差,限制了磁悬浮轴承的推广使用,基于磁流变效应的磁流变装置可以对自身的刚度、阻尼进行快速、可控的调节。本文以磁流变技术和磁悬浮技术为基础,对基于磁流变阻尼器的磁悬浮转子系统的机械结构进行了设计与研究,提出了一种新的结构方案,并将该结构简化为有限元模型,借助ANSYSWORKBENCH与MATLAB软件对该结构的减振特性进行了仿真分析,验证了该结构的可行性,可以通过调整阻尼器刚度、阻尼来改变转子临界转速附近的振幅,有效帮助转子系统跨越临界转速。     

三种空化模型下挤压油膜阻尼器空化流场特性对比

为准确预测挤压油膜阻尼器空化流场特性,基于ANSYS-Fluent软件建立非同心型挤压油膜阻尼器三维非定常空化流场求解模型.分别采用Zwart-Gerber-Belamri(Z-G-B)、Schnerr-Sauer(S-S)及Singhal三种空化模型计算得到挤压油膜阻尼器各测点的压力结果,并将其与实验数据进行对比,比较了三种空化模型下阻尼器内的油膜压力与气穴分布、流场中的气穴比以及油膜力特性.结果表明,三种空化模型中S-S模型的数值结果与试验数据最为吻合,适用于描述挤压油膜阻尼器空化流场特性,为挤压油膜阻尼器空化流场模拟提供了可靠的模型和方法.     

含挤压油膜阻尼器的甘蔗切割器转子系统的动力特性

为了获得挤压油膜阻尼器对甘蔗收获机切割器立式转子系统的动力学特性的影响,本文将含该阻尼器的切割器系统简化成刀盘-SFD立式转子系统,建立了其非线性动力学模型.基于该模型,运用数值求解方法并利用不同工作转速时刀盘的轴心轨迹、Poincare映射、FFT频谱特性对含\不含挤压油膜阻尼器的切割器轴心轨迹进行对比分析,结果表明,当Ω=500 r·min-1和Ω=800 r·min-1时,含SFD与不含SFD切割器系统的轴心轨迹分别呈4倍周期和3倍周期分岔,SFD能降低刀盘轴心振动幅值,最大幅值减小到原来的1/3,且工作转速越高,挤压油膜阻尼器的减振效果越明显.     

磁流变弹性体阻尼器-转子系统的移频特性研究

磁流变弹性体中铁磁颗粒成分对磁流变弹性体阻尼器的刚度可控特性具有重要影响。研制了分别由大颗粒和小颗粒铁粉制备的多种不同质量分数的磁流变弹性体,采用一种挤压式磁流变弹性体阻尼器-柔性转子系统研究铁粉颗粒直径和质量分数对转子系统临界转速的影响。试验结果表明,含有大颗粒铁粉的弹性体阻尼器在小电流时就有明显的移频作用。在相同控制电流条件下,由小颗粒铁粉制备的弹性体阻尼器-转子系统,随铁粉质量分数的增加,系统的临界转速变化(移频特性)越明显;而由大颗粒铁粉制备的弹性体阻尼器-转子系统,其临界转速随铁粉质量分数的变化规律与小颗粒铁粉的刚好相反。     

在滑动轴承转子系统中挤压油膜阻尼器的减振特性分析

研究了挤压油膜阻尼器在具有滑动轴承支承的非线性转子动力系统中的减振特性．首先分析了滑动轴承－转子非线性动力系统的稳定性及分岔行为．研究表明：在较大不平衡量作用下，系统易发生倍周期分岔、准周期分岔，失稳转速较低．然后分析了加入挤压油膜阻尼器后的滑动轴承－转子非线性动力系统的稳定性及分岔行为．分析表明：挤压油膜阻尼器的加入，有效地改变了系统的分岔行为，提高了失稳转速，特别是在较大不平衡量作用下，其效果更加明显     

滑动轴承椭圆度对转子加速过程振动响应的影响

针对传统固定瓦轴承无法根据实际工况调节轴承参数的问题,提出了一种椭圆度可调滑动轴承结构。该轴承结构基于机械传动原理,将主动控制应用于流体轴承,可以在不同转速下,根据转子实际的振动情况调节轴承椭圆度,通过改变油膜厚度来抑制转子的振动,使转子加速过程中的振动幅值始终保持在安全范围内。通过有限元法建立了转子轴承系统模型,用于计算转子加速过程的动力学响应,并通过改变该椭圆度可调滑动轴承的油膜间隙,分析了椭圆度对转子加速过程振动响应的影响。研究发现:经过临界转速区域时,转子属性表现为柔性转子系统,这时通过减小椭圆度、增大油膜间隙能有效抑制转子的振动;远离临界转速区域时,转子属性表现为刚性转子系统,这时通过增大椭圆度来减小油膜间隙也能有效地抑制转子的振动。     

井下涡轮发电机轴系减振阻尼器设计与分析

提出一种新型阻尼器以减小基础激励下发电机的轴承力,该阻尼器由周向油膜的挤压效应与端面节流流道的节流效应协同产生阻尼,端面节流流道采用特斯拉阀结构,具有一定单向导通性,既可产生正向阻尼,又可减小油液反流阻力,缓解油膜空化问题;采用内置密封储油腔,整体结构紧凑。对阻尼器结构进行设计,采用数值方法研究阻尼特性及减振性能。结果表明：阻尼系数总体上具有一定非线性,但在低速低频区具有良好的线性度;阻尼器显著减小基础摆动产生的惯性载荷,与未安装阻尼器的对照组相比,径向轴承力下降至53.51%,支撑刚性下降至0.038倍,轴系径向振动位移和速度增长至14.63倍,但二者之积仍小于1,说明支撑刚性下降导致的轴系振动位移增长趋势被抑制,轴系得以有效减振。     

双磁流变阻尼器对转子系统振动抑制实验研究

针对大型旋转机械通过临界转速时振动过大问题，搭建双磁流变阻尼器转子实验台模拟试车过程。在不改变转子原有支撑形式的情况下，于转轴两端分别安装一台自主设计的磁流变阻尼器，并提出一种基于转速的双阻尼器开关控制策略，通过实验对比研究了不同数量阻尼器及阻尼器位于不同位置时对转子系统振动的影响规律。实验结果表明，单阻尼器作用可抑制转子振动58.70%，而双阻尼器抑制转子振动可达72.77%；随着阻尼器距离转盘中心距离不断缩小，振动幅值随之减小，振动降幅最大可达84.10%。     

基于磁流变阻尼器的双跨轴系PID振动控制研究

为了解决双轴串联的旋转机械在临界转速处产生共振问题,搭建了双跨转子实验台,在不改变原有支撑形式的条件下将磁流变阻尼器分别安装在串联的轴1、轴2上,并建立双跨轴系振动的半主动控制系统,采用比例-积分-微分（PID）控制方法,以振幅为反馈参数实时调节阻尼器电流,在线抑制双跨轴系的振动,并在此基础上通过整定PID控制的比例系数K研究其值对振动控制效果的影响。实验结果表明：基于磁流变阻尼器的PID控制系统可以有效控制两个串联轴在临界转速附近的振动;对临界振幅过大的转子宜采用较大K值,而对临界振幅较小的转子可适当减小K值。     

磁流变液阻尼器用于转子振动控制的实验研究

实验研究了一种剪切式磁流变流阻尼器在转子振控制中的应用,实验发现,磁流变液阻尼器的刚度和阻尼随施工磁场强度的增加而增大;支承在磁流变液阻尼器上的转子系统的振幅在亚临界区及临界转速处随施加的磁场强度的增加而减小,而在超临界区则随磁场强度的增加而增大;系统的临界转速随磁场强度的增加而升高,通过简单的开关控制,可使转子的振动在全转速区的内达到最小。     

鼠笼式调谐质量阻尼器用于转子振动控制的研究

基于鼠笼良好的环向对称性及结构紧凑等特点,提出了一种用于转子系统振动控制的新型鼠笼式调谐质量阻尼器(TMD)。通过有限元计算设计了这种质量阻尼器的结构,以转子一阶临界转速下的频率为目标频率进行振动控制,对TMD的质量、笼条数量、笼条直径、笼条长度等参数进行了设计;之后对所选取的3种TMD结构进行了模态分析,并通过转子动力学仿真,模拟了这3种结构的减振性能;最后搭建了转子实验台,验证了所设计的鼠笼式调谐质量阻尼器能够有效控制转子系统过临界时的不平衡响应,降振幅度达到34.6%。